JPH02240112A - 親水性重合体ゲルの連続乾燥法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野１ 本発明は、重合体粒子を乾燥の間に回転する高速ロータ
によって凝集するのを回避する、親水性重合体ゲルの連
続乾燥法に関する。

［従来技術］ 親水性重合体ゲル（ヒドロゲル）は重合後、約５０〜８
０χの水分含有量のゴム弾性ゲルの状態で生じる。この
ものは高い粘着性を有しており、それ自体でまたは周囲
の壁に付着し、その際に凝集物を形成する傾向がある。

ヒドロゲルを乾燥する為には、乾燥速度が粒子の大きさ
に相互に依存しているので、十分に且つ均一に予備粉砕
することが重要である。ヒドロゲルの乾燥は、中でも粒
子が非常に容易に凝集するかあるいは乾燥器の壁に固体
層を形成するので、その大きな接着性及び粘着性の為に
非常に困難であり且つ費用が掛かることになる。

それによって一方では、ヒドロゲルからの水の搬出が著
しく困難にされ、もう一方においては加熱された乾燥器
壁の熱移動が絶縁層として作用する付着するヒドロゲル
によって相当に妨害される。別の問題は重合体粒子の表
面に固体の重合体膜が生じることである。これによって
ヒドロゲルからの水の物質移動速度が著しく低下しそし
て乾燥工程が更に困難にされる（米国特許第３，９０５
，　１２２号明細書、特開昭６１−１２７，７０７号公
報）。

接着及び凝集を回避する為には、ゲルの乾燥の際に流動
性物質の存在下に、なかでも、ゲル粒子を互いに非常に
僅かしか接触させず且つ相対して全くあるいは非常に僅
かしか動かないように配慮する。この理由からゲルを乾
燥する為には、なかでもベルト型乾燥器が用いられ、そ
の際に乾燥を加熱空気で行う。米国特許第４，１３８，
５３９号明細書によれば、６５重量２の水分含有量の重
合体ゲル顆粒をベルト型乾燥器において最初に８５℃で
１時間６０重量χの水分含有量に予備乾燥し、次いで粉
砕しそして最後に別の作業段階で８５℃で１．５時間、
８．４重量χの残留湿分含有量まで乾燥する。この方法
の欠点は、なかでも、非常に費用が掛り且つベルトの速
度が遅く且つ十分に乾燥する為に必要とされる薄い層厚
さが原因となって空時収率が低く且つそれ故に僅かな効
率しか達成されないことである。

米国特許第３，９０５．　１２２号明細書では、押出成
形されたヒドロゲル紐状物を回転式ドラム型乾燥器にお
いて熱い空気によって不連続的に乾燥している。この場
合も同様に乾燥器の能力が非常に低く、十分な乾燥は２
７０分までの極めて長い乾燥時間を経てのみ達成し得る
。

ヒドロゲルを乾燥する問題を解決する別の試みは、ポリ
アクリルアミドの重合及び反応熱の利用下での同時的乾
燥を説明しているドイツ特許第２，７１７，６３０号を
もたらしている。しかしながらこの場合に生じる高い重
合温度の為に及びプロセスを制ＪＢＬ，難い為に、架橋
が制御されていないこと、低分子量生成物の割合が多い
こと及び重合体が変色することという欠点を持つ均一で
ない生成物がもたらされる。

同様に、別の選択的な乾燥バリエーション、例えば水と
混和しない溶剤での共沸乾燥またはメタノールでの予備
乾燥も目的を達成していない。このバリエーションの欠
点には、中でも、溶剤を用いることにより追加的な費用
が掛かり且つ環境を汚染すること並びに残りなく除去で
きない溶剤の残留物にて重合体が汚れることにある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、今日公知の方法の欠点を避けるヒドロ
ゲルの乾燥法を見出すことである。

特に、一方では時間的収率を高める為に及びもう一方で
はゲルへの熱負荷を減らす為に、乾燥時間を減らすべき
であり、それによって制御できない架橋を十分に避けな
がら注意深い乾燥が達成されるべきである。更に、均一
で凝集していない生成物も得られるべきである。

１発明の構成１ この課題は、ヒドロゲルを高速ロータを備えた加熱され
たシリンダー中で乾燥することによって解決される。こ
の場合、ロータによって粘着性ヒドロゲル粒子に伝達さ
れる衝撃が強いにもかかわらず、ゆっくり回転する羽根
を持つ羽根型乾燥器と反対に、球状の凝集物、ロータの
焼き付き及び円筒状壁への焼き付きが生じないことは驚
くべきことである。更に、強い機械的な凝集物破壊ある
いは凝集の防止が機械的な生成物妨害及び分子量低下を
もたらさないことも驚くべきことである。

従って本発明の対象は、乾燥すべき重合体ゲルを加熱さ
れた円筒状乾燥器に供給し、そこにおいて該ゲルを少な
くとも６ｎ＋／秒の周速の高速ロータによって乾燥器を
通して軸方向に運殿しそしてその際に２０〜２５０℃で
乾燥し、並びに凝集を避けそして一部分を更に粉砕し、
その後に乾燥した重合体ゲルを乾燥器から搬出すること
を特徴とする、上記親水性重合体ゲルの連続乾燥法であ
る。

本発明に従って乾燥することのできる重合体ゲルの例に
は、アニオン系、カチオン系または両性高分子電解質と
して並びに非イオン性重合体として存在し得る未架橋の
または架橋した、即ち水溶性または水不溶性の重合体で
ある。親水性あるいは水溶性の為に乾燥に問題のある最
も重要な水溶性重合体は、“Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎ
ｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ−Ｓｏｌ
ｕｂｌｅ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　，　Ｈｅｒａｕｓｇｅｂ
ｅｒ　Ｃ．＾．Ｆｉｎｃｈ　％　Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅ
ｓｓ，　二ｘ−ヨークおよび口・ンドン、１９８３、第
１〜１ｌ頁に総括掲載されている。化学的に架橋した重
合体ゲルは多官能性の水溶性共重合性単量体との共重合
または水溶性重合体の化学的架橋反応の生成物である。

架橋した水不溶性ヒドロゲルの例は、例えば″Ｅｎｃｙ
ｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｎ＋ｅｒ　Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　，第７巻、第
７８３〜８０２頁に総括掲載されている。

本発明の乾燥法にて例えば以下のものを乾燥することが
できる： 線状のおよび架橋したポリアクリル酸、ポリアクリルア
ミド、ポリーＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリ〜
Ｎ−イソブロビルアクリルアミド、ポリメタクリル酸、
ポリメタクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリ
プレビレンオキサイド、ポリエチレンスルホン酸、ポリ
スチレンスルホン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルアミン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルメチ
ルオキサヅリドン、ポリビニルビロリドン、ポリビニル
ピリジン、ポリビニルピリジンーＮ−オキサイド、ポリ
ビニルスルファ−ト．ビスボリマーおよびその誘導体も
本発明に従って乾燥することができる。その例にはセル
ロース誘導体、例えばメチルー、エチルーあるいはカル
ボキシメチルセルロース：澱粉誘導体、例えば澱粉アセ
テート、ヒドロキシエチル澱粉；多ｉｔ！　Ｉ、例えば
アルギン酸およびその塩、イオノトロップ（　ｉｏｎｏ
　ｔｒｏｐ）架橋したアルギン酸塩：蛋白質、例えばコ
ラーゲンおよびアルブミンがある。

乾燥度はヒドロゲルのそれぞれの用途に応しており、一
般に最柊湿分は約５〜ｌＯ重量χてある。特に有効な乾
燥を達成する為には、重合体ゲルを乾燥前に２０１より
小さい粒度あるいは層厚さに予備乾燥するのが有利であ
り得る。

乾燥器の加熱は乾燥器壁を外部加熱手段によって、例え
ば水蒸気、熱ガスによってまたは電気的に行うのが有利
である。乾燥の間に２０〜２５０℃Ｏガス流を乾燥器に
案内するのが特に有利である。ガス流の温度は乾燥物質
の温度安定性に依存している。温度の負荷によって分解
する傾向のある特に敏感な重合体、例えば蛋白質は、室
温でしか乾燥しない。水溶性の合成重合体、例えばアク
リル酸一あるいはアクリルアミド共重合体の場合には乾
燥ｌ温度を、分子間イミト化により架橋が生じないよう
に選択する。この場合、ガス流は平流状態、向流状態で
または逆流として乾燥物質の上に案内することができる
。

乾燥器は加熱されたガス流だけで加熱してもよい。加熱
された乾燥器壁と熱ガス流とを組合せて加熱するのが特
に有利である。一般には、空気流を乾燥物質の上に案内
する。同様に酸化に敏感なゲルを乾燥する為に不活性ガ
ス流を用いることも可能である。

本発明の別の長所は、本発明の乾燥法が高効率であるお
かげで短い滞留時間しか必要としないことおよび例えば
約１６０℃の温度および約１０〜３０分の滞留時間で架
橋が生じないことにも特徴がある。多くの重合体の場合
、特に既に架橋した重合体の場合には、乾燥器での滞留
時間を意図的に短縮することによって乾燥温度を相対的
に高めることも可能である。

本発明の方法の特に有利な実施形態は０．１〜２００　
ｍｂａｒの圧力で減圧下に乾燥することである。

凝集物の流動中の崩壊あるいは凝集物形成の回避並びに
乾燥器によるヒドロゲル粒子の運搬は、乾燥器の内部に
軸上に配置されている高速ロータによって行う。このロ
ータは、例えばアーム、羽根またはパドルの如き構成部
材にて構成されており、それによって凝集物の崩壊およ
びヒドロゲル粒子の軸方向運搬を可能としている。ロー
タによって高速で運動する架橋したヒトロゲル粒子の凝
集崩壊は中でも、ロータあるいはその構成部材と乾燥器
内壁との間で行われる。ロータの周速は７〜２軸／秒で
あるのが有利である。しかしながら、例えば約１００　
ｍ／秒までの非常に高い周速も可能であり、その場合に
は乾燥器の構成特性、例えば乾燥器の大きさまたは周速
の限界に合うロータのハランスを上方に設定するべきで
ある。

得られる乾燥物質は均一で且つ狭い粒度分布を有し、続
いて粉砕あるいは分級処理がもはや必要ない。乾燥した
ヒドロゲルの搬出は乾燥器の末端の所で出口開口を通し
て行う。

１嵐ｎ」 ６９．９モルχのアクリルアミド、３０モルχのＮａー
アクリレートおよび架橋剤としての０．１モルχのメチ
レンビスアクリルアミドより成る水性重合によってＡＴ
　８８／３０９０に従って７５重量２の水分含有量のヒ
ドロゲルを製造する。このヒドロゲルを約５　ｎ＋ｍに
予備粉砕しそして配置供給スクリューを通して連続的に
５ｋｇ／時の量を、２．２７＋ＴＩの長さ、０．２５＋
ａの内径を持ち且つ軸に一混合羽根および運搬羽根が設
けられているロータを配備しているｌ１０１の二重ジャ
ケット加熱式シリンダー（１８０℃のジャケト温度）に
供給する．ロータの回転数を５３５回転７分−７ｍｌ秒
の周速に相当するーに調節する。同時に、１９０″Ｃに
加熱された熱い空気流を生成物流と向流状態で４５０　
ｍ３７時の量でシリンダー中に吹き込む。ヒドロゲルは
、乾燥シリンダーを通過する間に７重量χの最終湿分に
乾燥する。乾燥シ？ングー中の平均滞留時間は３０分で
ある。乾燥したヒドロゲルは１．３４ｋｇ／時、分級分
析により測定される平均粒度３．５■にて搬出される。

凝集物は存在せず、後から粉砕する必要がなかった。

災胤適』二Ｌ ヒドロゲルを実施例１と同様に乾燥するが、第１表に総
括掲載したように、ロータ回転数あるいは周速、湿った
ヒドロゲルの導入量、ジャケット温度および空気流の温
度を変える。実施例６および７においては、空気流を生
成物゛琉に対して平流状態で供給する。第１表には同様
に、乾燥したヒドロゲルの搬出量、乾燥器中の平均滞留
時間、最終湿分および乾燥したヒドロゲルの平均粒度が
記載してある。

１較桝」 ヒドロゲルを実施例１と同様に、但し２００回転／分の
ロータ回転数−２　．　６ｍ／秒の周速に相当する■に
て乾燥する。小さいロータ回転数の為に、シリンダーは
約１５分後に乾燥物質にて閉塞し、乾燥を中止しなけれ
ばならなかった。

此１生Ｊ 実施例ｌに従って約５ＩＩｌｍに予備粉砕したヒドロゲ
ルｌｌＯｋｇを、羽根型撹拌機を備えた二重ジャケット
加熱式不連続円筒状乾燥器ｌ６０１中に最初に導入する
。攪拌機の回転数は４２回転７分−１．５ｍ／秒の周速
に相当する一に調節する。

ジャケット温度は１８０℃である．５時間の乾燥時間の
後に最終湿分１０重量χの生成物が得られる。このもの
は１〜２０ｃｍの直径の凝集物の状態で存在し、後で粉
砕しなければならなかった。

ＬユＪＬＬ７５重量χの水分含有量のヒドロゲルの乾燥
実施例・比較例　１２３ 八本率 周速（一／秒）　　　　？　１０．５　　１３．１　　
１５．７　　１９．６　　１５．７　１０．５　　２．
６空気流（−３７時’）　　４５０　　４５０　　４５
０　　４５０　　４５０９５本　　９５本 平均粒度（鶴鵬）　　３．５　　３．Ｑ　　２．５　　
１．Ｂ　　１．５　　２．５　　２．５率空気流は生成
物流に対して向流 ＊＊乾燥シリンダーが閉塞する

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乾燥すべき重合体ゲルを加熱された円筒状乾燥器に供給
   し、そこにおいて少なくとも６ｍ／秒の周速の高速ロー
   タによって乾燥器を通して軸方向に運搬しそしてその際
   に２０〜２５０℃で乾燥し、並びに凝集を避けそして一
   部分を更に粉砕し、その後に乾燥した重合体ゲルを乾燥
   器から搬出することを特徴とする、上記親水性重合体ゲ
   ルの連続乾燥法。